21世纪的土木建筑结构物和超级钢材料——钢结构物的高强度化和钢铁材料的有效利用

1.前言 现用结构材料中钢铁材料和水泥可以说是二大类材料。虽然从18世纪以来,钢铁材料在现实生活中一直被使用,但是近年来其性能发展仍是非常惊人。当我们回顾结构用材料的发展历史时发现有二大流派观点,一个是如何充分提高材料的强度,另一个是如何实现加工的简单化。从制作结构物的观点出发,结构用材料的基本要求是可加工性,另外还必须应具有经济性。一般说来,钢材的高强度化多半会造成加工性和其它性能的恶化。

屈强比对高强钢断裂韧性的影响

通过控制组织形态，对化学成分相同，屈强比不同的两种钢材进行三点弯曲ＣＴＯＤ试验，并利用三维有限元法分析裂纹尖端的应力应变分布．结果表明，高屈强比的材料，由于裂纹尖端应力水平高，脆性启裂ＣＴＯＤ值δｃ明显低于低屈强比的材料；而对有延性裂纹扩展的ＣＴＯＤ临界值δｕ和δｍ，高屈强比的材料却高于低屈强比双相钢，这是因为低屈强比材料内部存在微观组织非均质。

马氏体－奥氏体组元形态对高强钢焊接热影响区韧性的影响

采用图象处理的方法，定量分析了高产强钢焊接热影响区粗晶区中马氏体－奥氏体组元（ＭＡ组元）的分布形态，并着重研究了ＭＡ组元的形态和粗晶区韧性的关系。结果表明：细长ＭＡ组元（纵横比≥４）含有率ＳＶｆ对热影响区韧性有很大影响。ＳＶｆ的微量增加，韧性急剧下降，但ＳＶｆ超过某一定值后，由于ＭＡ组元相互邻接，韧性劣化趋势得到缓和。

局部硬化区周围的应力应变特性对HAZ断裂行为的影响

从力学的观点出发，将高强钢焊接热影响区粗晶区中硬化组织ＭＡ组元视作局部硬化区（ＬＨＺ）．采用二维有限元数值方法分析了ＬＨＺ周围的应力应变分布．结果表明：ＬＨＺ存在时，ＬＨＺ内部应力升高，ＬＨＺ与基体产生变形差．这意味着ＬＨＺ内部或ＬＨＺ与基体界面容易引发裂纹．最后通过对ＴＭＣＰ钢焊接热影响区微观裂纹的实验观察。

基于微观损伤模型的强度非均质焊接接头抗延性裂纹扩展阻力特性研究

基于材料微观损伤模型，采用三维有限元数值方法，定量研究了焊接接头中强度匹配、试件几何型式对接头抗延性裂纹扩展阻力特性的影响。首先由标准三点弯曲试件的阻力曲线，得出反映材料微观损伤的特殊单元模型控制参量，再根据该参量对不同接头强度匹配下双边缺口拉伸试件的阻力曲线进行了定量预测，其结果与试验结果相当吻合。表明特殊单元模型能很好地描述材料的抗延性裂纹扩展阻力特性。